石墨烯呈現創紀錄高磁阻

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科技日報記者 張佳欣

據最新一期《自然》雜志上發表的論文，英國曼徹斯特大學研究人員報告了在環境條件下石墨烯中出現的創紀錄的高磁阻。

圖片來源：物理學家組織網

在磁場下能強烈改變電阻率的材料會被廣泛應用，例如每輛汽車和每臺計算機都包含的微型磁傳感器。

這種材料很稀有，在室溫和實際可行的磁場中，大多數金屬和半導體的電阻率只會變化零點幾個百分點（通常不到百萬分之一）。

為了觀察到強烈的磁阻響應，研究人員通常將材料冷卻到液氦溫度，這樣其內部的電子散射就會減少，并可以遵循回旋軌道。

曼徹斯特大學研究小組發現，在過去20年里已經過詳細研究的石墨烯，表現出了非常強烈的響應，在標準永磁體（約1000高斯，或1特斯拉）的磁場中磁阻率達到了100%以上。在所有已知材料中，這是一個創紀錄的磁阻。

談到這一最新發現，該研究領導、2010年諾貝爾物理學獎得主安德烈·蓋姆教授表示：“像我這樣從事石墨烯研究的人總是覺得，這個物理金礦早就應該耗盡了。但這些材料不斷地表明我們錯了。”

研究人員此次使用了高質量的石墨烯，并將這些石墨烯調整到其固有的原始狀態，這就產生了一種快速移動的“狄拉克費米子”等離子體，盡管散射頻繁，仍表現出驚人的高遷移率，這正是特大磁電阻的關鍵指標。

除了創紀錄的磁阻外，研究人員還發現，在較高的溫度下，中性石墨烯成為一種所謂的“奇異金屬”，人們對“奇異金屬”行為知之甚少，目前仍是全世界正在探索的謎團。

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